EP4310309B1 - Hybrid-elektrisches antriebssystem mit einem koppler zum umschalten zwischen betriebsmodi - Google Patents

Hybrid-elektrisches antriebssystem mit einem koppler zum umschalten zwischen betriebsmodi

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EP4310309B1
EP4310309B1 EP23183622.2A EP23183622A EP4310309B1 EP 4310309 B1 EP4310309 B1 EP 4310309B1 EP 23183622 A EP23183622 A EP 23183622A EP 4310309 B1 EP4310309 B1 EP 4310309B1
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Claims (9)

  1. Antriebsbaugruppe, umfassend:
    eine Triebwerkbaugruppe (61), die ein Triebwerk (62) und eine Triebwerkwelle (63), die mit dem Triebwerk mechanisch gekoppelt ist, umfasst;
    eine Elektromaschinenbaugruppe (64), die eine Elektromaschine (65) und eine Elektromaschinenwelle, die mit der Elektromaschine mechanisch gekoppelt ist, aufweist;
    einen Gasturbinenmotor (69), der einen Körper umfasst, der eine Turbine und eine Welle, die mit der Turbine mechanisch gekoppelt ist, aufweist;
    einen Koppler (200), wobei die Elektromaschinenwelle selektiv mit dem Koppler mechanisch in Eingriff gebracht werden kann, wobei die Triebwerkwelle selektiv mit dem Koppler mechanisch in Eingriff gebracht werden kann, und die Welle selektiv mit dem Koppler mechanisch in Eingriff gebracht werden kann,
    gekennzeichnet durch einen oder mehrere Prozessoren, die konfiguriert sind zum:
    Bewirken, dass die Turbine eine Drehmomentausgabe an dem Koppler, der mit dem Triebwerk mechanisch gekoppelt ist, bereitstellt, um das Triebwerk anzutreiben;
    Bewirken, dass als Reaktion auf einen Befehl zum Entkoppeln der Turbine ein Entlastungsvorgang ausgeführt wird, wobei das Ausführen des Entlastungsvorgangs während einer Entlastungsperiode das Erhöhen einer Motordrehmomentausgabe, die von der Elektromaschine an dem Koppler bereitgestellt wird, um die Übertragung mechanischer Leistung von der Elektromaschine auf das Triebwerk zu erhöhen, und das Verringern der Drehmomentausgabe, die von der Turbine an dem Koppler bereitgestellt wird, um die Übertragung mechanischer Leistung von der Turbine auf das Triebwerk zu verringern, umfasst; und
    wenn die Drehmomentausgabe, die von der Turbine an dem Koppler bereitgestellt wird, eine vorbestimmte Schwelle erreicht, Bewirken, dass die Turbine von dem Koppler entkoppelt wird.
  2. Antriebsbaugruppe, umfassend:
    eine Triebwerkbaugruppe (61), die ein Triebwerk (62) und eine Triebwerkwelle (63), die mit dem Triebwerk mechanisch gekoppelt ist, umfasst;
    eine Elektromaschinenbaugruppe (64), die eine Elektromaschine (65) und eine Elektromaschinenwelle, die mit der Elektromaschine mechanisch gekoppelt ist, aufweist;
    einen Gasturbinenmotor (69), der einen Körper umfasst, der eine Turbine und eine Welle, die mit der Turbine mechanisch gekoppelt ist, aufweist;
    einen Koppler (200), wobei die Elektromaschinenwelle selektiv mit dem Koppler mechanisch in Eingriff gebracht werden kann, wobei die Triebwerkwelle selektiv mit dem Koppler mechanisch in Eingriff gebracht werden kann, und die Welle selektiv mit dem Koppler mechanisch in Eingriff gebracht werden kann;
    gekennzeichnet durch einen oder mehrere Prozessoren, die konfiguriert sind zum:
    Bewirken, dass die Elektromaschine in einem Generatormodus arbeitet, um elektrische Leistung zu erzeugen, wobei die Elektromaschine und die Turbine mit dem Koppler mechanisch gekoppelt sind;
    als Reaktion auf einen Befehl zum Entkoppeln der Elektromaschine, Bewirken einer Verringerung einer Generatordrehmomentausgabe, welche die Elektromaschine an den Koppler während einer Entlastungsperiode anlegt; und
    wenn die Generatordrehmomentausgabe, welche die Elektromaschine an den Koppler anlegt, eine vorbestimmte Schwelle erreicht, Bewirken dass die Elektromaschine von dem Koppler entkoppelt wird.
  3. Antriebsbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn die Triebwerkwelle, die Elektromaschinenwelle und die Welle mit dem Koppler mechanisch in Eingriff stehen, die mechanische Leistung zwischen dem Triebwerk, der Elektromaschine und der Turbine übertragbar ist; oder
    wobei, wenn die Triebwerkwelle und die Elektromaschinenwelle mit dem Koppler mechanisch in Eingriff stehen, aber nicht die Welle, die mechanische Leistung zwischen dem Triebwerk und der Elektromaschine übertragbar ist; oder
    wobei, wenn die Triebwerkwelle und die Welle mit dem Koppler mechanisch in Eingriff stehen, aber nicht die Elektromaschinenwelle, die mechanische Leistung zwischen dem Triebwerk und der Turbine übertragbar ist; oder
    wobei, wenn die Elektromaschinenwelle und die Welle mit dem Koppler mechanisch in Eingriff stehen, aber nicht die Triebwerkwelle, die mechanische Leistung zwischen der Elektromaschine und der Turbine übertragbar ist.
  4. Antriebsbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Koppler eine Kopplertriebwerkwelle umfasst, und wobei, wenn die Triebwerkwelle mit dem Koppler mechanisch in Eingriff steht, die Drehmomentübertragungsmerkmale der Triebwerkwelle mit Drehmomentübertragungsmerkmalen der Kopplertriebwerkwelle in Eingriff kommen; oder
    wobei der Koppler eine Kopplerelektromaschinenwelle umfasst, und wobei, wenn die Elektromaschinenwelle mit dem Koppler mechanisch in Eingriff steht, Drehmomentübertragungsmerkmale der Elektromaschinenwelle mit Drehmomentübertragungsmerkmalen der Kopplerelektromaschinenwelle in Eingriff kommen; oder
    wobei der Koppler eine Kopplerturbinenwelle umfasst, und wobei, wenn die Welle mit dem Koppler mechanisch in Eingriff steht, Drehmomentübertragungsmerkmale der Welle mit Drehmomentübertragungsmerkmalen der Kopplerturbinenwelle in Eingriff kommen; oder
    wobei der Koppler eine Vorlegewelle, die eine Kopplerturbinenwelle und eine Kopplerelektromaschinenwelle mit einer Kopplertriebwerkwelle mechanisch koppelt, umfasst, wobei die Kopplerturbinenwelle selektiv mit der Welle mechanisch in Eingriff gebracht werden kann, wobei die Kopplerelektromaschinenwelle selektiv mit der Elektromaschinenwelle mechanisch in Eingriff gebracht werden kann, und die Kopplertriebwerkwelle selektiv mit der Triebwerkwelle mechanisch in Eingriff gebracht werden kann.
  5. Antriebsbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gasturbinenmotor einen Gaserzeugungskörper umfasst, der eine Gaserzeugungswelle und einen Kompressor und eine Gaserzeugungsturbine, die beide mit der Gaserzeugungswelle mechanisch gekoppelt sind, aufweist, wobei die Gaserzeugungswelle von der Welle entlang einer axialen Richtung, die durch den Gasturbinenmotor definiert wird, beabstandet ist.
  6. Antriebsbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren konfiguriert sind zum:
    Bewirken, dass die Elektromaschine eine Motordrehmomentausgabe an dem Koppler bereitstellt, so dass die mechanische Leistung von der Elektromaschine auf das Triebwerk über den Koppler übertragen wird;
    als Reaktion auf einen Befehl zum Koppeln der Turbine, Bewirken, dass ein Drehzahlanpassungsvorgang ausgeführt wird, wobei das Ausführen des Drehzahlanpassungsvorgangs das Erhöhen einer Drehzahl einer Turbine umfasst, bis die Drehzahl der Welle mit einem vorbestimmten Bereich einer Drehzahl einer Elektromaschinenwelle, welche die Elektromaschine mit dem Koppler mechanisch koppelt, übereinstimmt oder sich darin befindet; und
    wenn die Drehzahl der Welle mit dem vorbestimmten Bereich der Drehzahl der Elektromaschinenwelle übereinstimmt oder sich darin befindet, Bewirken, dass die Turbine mit dem Koppler mechanisch gekoppelt wird, so dass die Turbine das Triebwerk antreibt.
  7. Antriebsbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren konfiguriert sind zum:
    Bewirken, dass die Turbine eine Drehmomentausgabe an dem Koppler bereitstellt, so dass die Turbine das Triebwerk antreibt;
    als Reaktion auf einen Befehl, die Elektromaschine zu koppeln, Bewirken, während die Elektromaschine von dem Koppler mechanisch entkoppelt ist, einer Erhöhung einer Drehzahl der Elektromaschine, damit sie mit einem vorbestimmten Bereich einer Drehzahl der Turbine übereinstimmt oder sich darin befindet; und
    wenn die Drehzahl der Elektromaschine mit dem vorbestimmten Bereich der Drehzahl der Turbine übereinstimmt oder sich darin befindet, Bewirken, dass die Elektromaschine mit dem Koppler mechanisch gekoppelt wird.
  8. Verfahren, umfassend:
    Bereitstellen, durch eine Arbeitsturbine (174), einer Drehmomentausgabe an einem Koppler (200), der mit einem Triebwerk (62) mechanisch gekoppelt ist, um das Triebwerk anzutreiben;
    Ausführen, als Reaktion auf einen Befehl, die Turbine zu entkoppeln, eines Entlastungsvorgangs, wobei das Ausführen des Entlastungsvorgangs während einer Entlastungsperiode das Erhöhen einer Motordrehmomentausgabe, die von der Elektromaschine (65) an dem Koppler bereitgestellt wird, um die mechanische Leistungsübertragung von der Elektromaschine auf das Triebwerk zu erhöhen, und das Verringern der Drehmomentausgabe, die von der Arbeitsturbine an dem Koppler bereitgestellt wird, um die mechanische Leistungsübertragung von der Arbeitsturbine auf das Triebwerk zu verringern, umfasst; und
    wenn die Drehmomentausgabe, die von der Arbeitsturbine an dem Koppler bereitgestellt wird, eine vorbestimmte Schwelle erreicht, Entkoppeln der Arbeitsturbine von dem Koppler.
  9. Verfahren, umfassend:
    Betreiben einer Elektromaschine (65) in einem Generatormodus, wobei die Elektromaschine mit einem Koppler (200) mechanisch gekoppelt ist, mit dem auch ein Triebwerk (62) und eine Arbeitsturbine (174) eines Gasturbinenmotors mechanisch gekoppelt sind;
    als Reaktion auf einen Befehl zum Entkoppeln der Elektromaschine, Verringern einer Generatordrehmomentausgabe, welche die Elektromaschine an den Koppler während einer Entlastungsperiode anlegt; und
    wenn die Generatordrehmomentausgabe, welche die Elektromaschine an den Koppler anlegt, eine vorbestimmte Schwelle erreicht, Entkoppeln der Elektromaschine von dem Koppler.
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